关于 Java 泛型方法定义的疑惑

[ak1ak]

在 https://www.v2ex.com/t/858692 里讨论了 "? super T 和 ? extends T" 的问题。我现在有一个疑惑，在设计接口的时候，应该如何正确使用泛型通配符。

借用引用该回答里的定义，有 3 个类：A1 、A2 、A3 ，A2 继承 A1 ，A3 继承 A2 ，那么有：A1>A2>A3 。如果想设计一个工具方法，接收所有继承自 A1 的元素，以及一个对元素操作的方法。理论上可以这个写：

 interface Util {
        void process(List<? extends A1> list, Function<? extends A1, Boolean> function);
    }

但是实际上使用的时候，下面代码会报错：

  Util util = (l, f) -> {
            l.forEach(e -> {
                f.apply(e); // 这里会报错
            });
        };

在报错的地方，IDE 提示如下：

Required type:
capture of ? extends A1
Provided:
capture of ? extends A1

这里该如何理解呢？

[ak1ak]

如果这样定义的话，就没有问题：
```java
// 定义工具类
interface Util<T extends A1> {
void process(List<T> list, Function<T, Boolean> function);
}

//使用工具类
Util<A1> util = (l, f) -> {
l.forEach(e -> {
Boolean flag = f.apply(e);
});
};
```
这样使用是没有问题的，那如果改一下需求，Util 类需要接收所有是 A3 父类的 List 和一个 List 元素操作的方法又要如何设计呢？ Java 里不允许定义 `T super A3`。

[nothingistrue]

泛型必须有泛型参数，或者模板参数，这样才能在使用的时候将模板参数替换成实际内容。你标题里面的定义缺少了模板参数，这样定义的时候没问题，但是使用的时候因为没有传递模板参数（也无法传递）导致没法替换。换成你回复里面的定义方式，加上了模板参数，这样使用的时候 “Util<A1> util” 这就把 A1 这个参数传进去了，就能用。

[ak1ak]

@nothingistrue 请问有没有一种方式可以实现类似 process(List<? super A3> list, Function<? super A3, Boolean> function) 这样的功能。

[nothingistrue]

interface Util2<T> {
void process(List<? super T> list, Function<T, Boolean> function);
}

[chendy]

1.
因为前面的 ? 和 后面的 ? 不一定是一样的类型，所以不行
换成同一个类型参数就可以了：<T> void process(List<T extends A1> list, Function<T extends A1, Boolean> function)
2. super 同上，用同一个类型参数就行。另外 super 一般约束返回，拿来约束参数有点没想好是要什么效果

[GuuJiang]

@nothingistrue 如果你真正看懂了我在隔壁的回答就不会有这个疑问了，你在#1 和#3 说的这种场景是不可能实现的，不是 Java 语法的限制，而是你假想的这个需求本身就有问题，我们姑且先忽略掉 List<? super A3>是不能进行 get 操作的这一点，退一步讲，哪怕允许 get 了，简化一下需求，要定义一个方法，其参数可能是 A3 及其父类，那你在这个方法的内部能够把这个参数当成什么类型呢？唯一的选择就只有 Object 了，这里的 A3 没有提供任何信息量，因此这样的方法没有任何的意义，也不可能存在，也不可能具有实际应用场景
和你试图假定的这个场景最接近的应该是下面这个
interface Util<T extends A1> {
void process(List<? super A3> list, Supplier<? extends A3> function);
}
这里的 Supplier<? extends A3>也可以换成 Function<T, ? extends A3>，其中的 T 是任意一个具体类型
然后在你的 process 内部也不能像你想象的那样从 list 中 get 然后交给 function 处理，而只能调用 function 然后将返回值 add 到 list
坦白说这确实是演示 PECS 原则的一个很好的例子

[nothingistrue]

class Scratch {
public static void main(String[] args) {
Util<A2> util = new Util<>();

List<A3> a3List= new ArrayList<>();
util.getAndProcess(a3List,a3 -> {return true;});

List<A1> a1List = new ArrayList<>();
util.supplyAndSet(a1List,A2::new );
}
}

class Util<T> {
public List<? extends T> getAndProcess(List<? extends T> list, Function<T, Boolean> function) {
list.forEach(e->function.apply(e));
return list;
}

public List<? super T> supplyAndSet(List<? super T> list, Supplier<T> supplier) {
list.add(supplier.get());
return list;
}
}


class A1 {
}

class A2 extends A1 {
}

class A3 extends A2 {
}

[nothingistrue]

运行起来才发现怪怪的，楼主定义的 Util 是个函数式接口，但它的具体方法又继续用函数式接口，这样嵌套下来的场景，貌似我不好举例。所以就把 Util 换成工具类了。然后实际运行中，静态方法无法使用模板参数，所以 Util 又给改成对象类型的。

代码看上面，最终的效果是。A2 的工具类，可以从 A3 的 List 中做读方向处理，可以往 A1 的 List 中做写方向处理。

对于楼主 1 楼的需求，如果是这样，Util 类是个函数式接口，模板参数是“A3 的父类”，这是绝对不行的，因为这样的效果等同于方法的形参定义成了“某某或它的父类”，而这是违反面向对象基本原则的。如果是这样，Util 类是带模板参数的普通类，它的其中一个方法的参数限制为“模板参数的父类”，这是可以的，实际效果就看我上面的代码。

[nothingistrue]

1 楼的需求，变通一下，也是可以实现的。变通后的需求是：接受一个对象，将之转换，然后将转换后的结果加入到 指定类的的父类的 list 。

interface ProcessAndSet<T>{
void processAndSet(T element, Function<T, A3> function, List<? super A3> list);
}

ProcessAndSet processAndSet = (e,f,l)->{
l.add(f.apply(e));
};
List<A1> a1List = new ArrayList<>();

这个变通需求与原始需求的区别是：原始需求中 “A3 父类的 List” 作为模板参数，要跟函数式接口一并定义，变通后，“A3 父类的 List” 是传入参数而不再是模板参数，不再一起定义，而是分开定义。

[chonh]

PECS: producer extend consumer super.

Function 改为？ super A1 即可。
详细解释可以搜 so

[nothingistrue]

回到楼主的最初疑问上，有必要对泛型标记做一个区分。

泛型说到本质，就是模板替换。而模板替换，需要首先定义两个东西：一个是替换什么，即模板变量；一个是在哪里替换，即引用模板变量的地方。
举例来说一下：
public interface List<E> { boolean add(E e); } 左边的<E> 是模板变量，右边的那个 E 是模板变量的引用。
<T> T[] toArray(T[] a) ;（该方法同样在 List 中） 昨天的<T> 是模板变量，右边的那个 T 是模板变量的引用。

上面只是定义了模板，到了使用的时候，你还得再定义第三个东西：替换成什么。
举例：
ArrayList<String> = new ArrayList<>(); 这里就定了了将相关的 E 替换成 String 。


通配符，只能用在第二个定义，即模板变量的引用那里。模板变量，和模板要替换的值，都必须是确定的，故不能用通配符。这里有一个特殊的地方，返回值那里可以使用<?>通配符，但此时这个<?>等同于<Object>，是个假的通配符。



当上面区分好之后，再看楼主的需求。

主贴当中之所以错误，是因为没有定义模板变量。

1 楼不允许定义`T super A3`的原因，因为这是模板变量，虽然跟普通变量不一样，但也要遵循一样的原则：你只能将变量的类型限定成具体的。T 可以，这相当于 Object 类型，T extend Base 可以，相当于 Base 类型。T extend Base & SomeInterface 也可以，仍然相当于 Base 类型，只不过额外要求实现了 SomeInterface 。T super Child 不可以，因为无法确定这代表哪种类型。

3 楼的需求，想要的效果本质上是：定义一个方法，方法的参数类型是 A3 的父类。这跟泛型都没关系了，已经违反基本准则了，显然是不可实现的。

[ak1ak]

感谢各位的回答，总结一下，本质上就两点容易纠结的地方：

@nothingistrue 说的模板，就是在使用定义的方法时，能够让编译器能够推导出具体的类型（ type reference ），`? super A3` 确实无法推导出一个具体的类型，因此我之前的方法定义是无意义的，现实中也不会有这种需求。

@GuuJiang 说的意思应该是：定义通用泛型方法时，需要考虑到 PECS 原则，结合 RednaxelaFX
在知乎上的回答「 PECS 原则背后的原理，通俗来说就是八字箴言：宽于律人，严于律己。」以 Java Stream<T> 接口为例：map(Function<? super T, ? extends R> mapper) 方法里，目标是完成 T-> R 的转换。因为 T 在消费方（ in/consumer ），允许传入所有的 T 以及 T 的父类型的元素，R 在生产方（ out/producer ），允许返回所有 R 以及 R 子类型的元素。

[dk7952638]

年轻人，老夫奉劝你不要对 JAVA 的泛型有过高的期望，尤其是灵活性方面，过多的技巧最终你会发现小丑竟是你自己，泛型的尽头就是 @SuppressWarnings("unchecked")